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1矿山生产概论白聚波2011年6月2前言•矿山生产技术涉及很多方面，开采矿种、矿石类型、赋存条件、生产规模、产品方案等不同的矿山，其生产技术往往不同。•主要的方面应包括：采矿、选矿。•因内容非常多，不可能详细讲解，本讲座只能概略介绍。3提纲•第一部分概述•第二部分地下开采•第三部分露天开采4第一部分概述一、矿产勘查开采基本过程矿产勘查开采一般包括四个阶段：△矿产勘查阶段△可行性研究阶段△矿山设计施工阶段△矿山生产阶段5•（一）矿产勘查阶段•矿产勘查的目的是为矿山设计提供矿产资源/储量和开采技术条件等必须的地质资料，以减少开发风险和获得最大的经济效益。根据《固体矿产地质勘查规范总则》（GB/T13908—2002）规定，固体矿产勘查工作分为预查、普查、详查、勘探4个阶段。6二、矿床一般工业特征（金属矿床）•（一）矿石和废石的概念•1．矿石：地壳中的矿物集合体，在当前技术经济条件下能以工业规模从中提取国民经济所需要的金属或矿物产品的都叫矿石。•2．矿体：矿石的聚集体叫矿体。具有一定的几何形状和空间位置等。•3．矿床：矿体的总称。一个矿床可由一个或几个矿体组成。•4．围岩：矿体周围的岩石叫围岩。•5．夹石：夹在矿体中的岩石叫夹石。•6．废石：在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石7•（二）矿体的分类•矿体的形状、厚度及倾角对于矿床开拓和采矿方法的选择，有直接的影响。•1．按矿体形状分类。通常分为层状矿体、脉状矿体和块状矿体。•2．按矿体厚度分类。•（1）极薄矿脉。矿体厚度在0.8米以下。•（2）薄矿脉。矿体厚度为0.8—4.0米之间。•（3）中厚矿体。矿体厚度为4.0—10米之间。•（4）厚矿体。矿体厚度为10—30米。•（5）极厚矿体。矿体厚度在30米以上。8•3．按矿体倾角分类（与矿石运搬方式有关）（1）水平和微倾斜矿体。矿体倾角小于5°。可使用有轨或无轨运搬设备直接进入采坊运搬矿石。（2）缓倾斜矿体。矿体倾角在5°—30°之间。可采用人力或电力运输机等机械设备运搬矿石。（3）倾斜矿体。矿体倾角在30°—55°之间。可借助于溜槽、溜板或外力抛掷等方法，进行自重运搬矿石。（4）急倾斜矿体。矿体倾角应大于55°。可利用矿石自重的重力运搬方法。9•（三）矿石和围岩的性质•矿石和围岩的性质主要包括：硬度、坚固性、稳固性、碎胀性、结块性、氧化性、自燃性及含水性等。•根据矿岩的稳固程度，矿岩稳固性可分为五类：•（1）极不稳固的。不允许有暴露面积。要求在掘进及开采中必须超前支护。•（2）不稳固的。允许有较小的暴露面积（50m2以内）。随着回采立即支护。•（3）中等稳固的。允许有一定的暴露面积（50—200m2），一般不支护或临时支护，即可安全地进行生产。•（4）较稳固的。允许有较大的暴露面积（200—800m2），一般不支护。•（5）极稳固的。允许有很大的暴露面积（800m2以上）。不支护可长时期不垮落。10•（四）矿石的品位•1.品位。矿石中有用成份的重量与矿石重量之比。品位=矿石中有用成分重量／矿石重量×100%•2．边界品位。可采矿石有用成份含量的最低界限。它是矿体边界上矿石的最低品位，是划分矿石和废石、圈定矿体范围的标准。•3．最低工业品位。是指在边界品位圈定的矿体范围内，合乎工业开采要求的平均品位的最低值。11第二部分地下开采•一、地下开采概述•（一）开采单元的划分•开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床：矿床―→井田―→阶段―→矿块；开采水平和微倾斜矿床：矿床―→井田―→盘区―→采区。矿块和采区是最基本的开采单元。12Ⅲ号矿田矿区Ⅰ号矿田矿区、矿田、井田2号井田Ⅱ号矿田1号井田井田：划归一个坑口开采的矿体，叫井田；矿田：划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田；矿区：划归一个公司或矿务局开采的矿体，叫矿区。13•阶段和矿块•1．阶段。在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为矿段，称为阶段。•2．阶段高度。上、下两个阶段运输平巷之间的垂直距离。缓倾斜矿体，阶段高度通常小于20—30米；急倾斜矿体，阶段高度通常为50—60米。•3．矿块。在阶段中沿走向每隔一定距离，掘进天井连通下、下两个相邻的阶段运输平巷，将阶段再划分为矿块。14H高L走向线3开拓事项阶段开拓阶段4采完阶段回采阶段12Ⅰ矿块运输平巷1324L付井Ⅰ石门Ⅰ-Ⅰ天井付井(埋深）H主井阶段和矿块划分15•盘区和采区•（1）盘区。当开采水平和微倾斜矿床时（即矿体倾角5°），如果矿床的厚度不超过允许的阶段高度，井田不再划分为阶段，而是将井田用盘区运输巷道划分为长方形的矿段，这矿段称为盘区。•（2）采区。在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进回采巷道连通相邻两个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，即采区。16Ⅰ、开拓盘区；Ⅱ、采准盘区；Ⅲ、回采盘区；1、主井；2、副井；3、主运输巷道；4、盘区运输巷道；5、回采巷道；6、采区；7、切割巷道；B、矿床的宽（即井田宽）L、矿床的长（井田的长）。ⅡLB2付Ⅲ4Ⅰ4Ⅲ31主盘区5776盘区宽采区17•矿块的开采顺序•阶段中矿块的开采顺序，按照回采工作对主要开拓巷道的位置关系，可分为三种：前进式回采、后退式回采和混合式回采。阶段平巷A前进式开采回采方向采空区18•（三）矿床的开采步骤•地下开采的步骤可以分为：开拓、采准、切割和回采四个步骤，这些步骤反映了不同的工作阶段。•1．矿床开拓。矿床开拓是指从地面掘进一系列巷道达到矿体，使矿体连通地面，形成人行、提升、运输、通风、排水、供电、供风、供水等系统。•开拓巷道主要有：井筒（竖井、斜井）、平硐、石门、井底车场、井下大的硐室，主要阶段运输巷道、主溜矿井、充填井等。1920•2．采准工作。是指在已经开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道。将阶段划分成矿块作为独立的回采单元，并在矿块内创造人行、凿岩、放矿、通风等条件。•3．切割工作。是指在已经采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间的工作。•4．回采工作。通常把大量采矿工作叫做回采工作。包括：落矿、运搬和地压管理三个主要工作。21•矿床开拓、采准、切割、回采是彼此超前的关系•开拓要超前于采准，采准要超前于切割，切割超前于回采。其超前关系由三级矿量来决定。一般矿山遵循的三级矿量是“316”，即开拓矿量三年，采准矿量1年，备采矿量半年。•三级矿量：开拓矿量、采准矿量、备采矿量。22二、矿床开拓•单一开拓和联合开拓。•单一开拓法：用一种主要开拓巷道开拓整个矿床的开拓方法。•联合开拓法：矿床的上部用某种主要开拓巷道开拓，而下部用另一种开拓巷道开拓的方法。23开拓方法分类表开拓方法分类主要开拓巷道类型典型的开拓方法单一开拓法1．平硐开拓法平硐（1）垂直矿体走向下盘平硐开拓法（2）垂直矿体走向上盘平硐开拓法（3）沿矿体走向平硐开拓法2．斜井开拓法斜井（4）脉内斜井开拓法（5）下盘斜井开拓法3．竖井开拓法竖井（6）下盘竖井开拓法（7）下盘竖井开拓法（8）侧翼竖井开拓法4．斜坡道开拓法斜坡道（9）螺旋式斜坡道开拓法（10）折返式斜坡道开拓法联合开拓法1．平硐与井筒联合开拓法平硐与竖井或斜井（11）平硐与盲（明）竖井联合开拓法（12）平硐与盲（明）斜井联合开拓法2．明井与盲井联合开拓法明竖（斜）井与盲竖（斜）井（13）明竖井与盲竖井联合开拓法（14）明竖井与盲斜井联合开拓法（15）明斜井与盲竖井联合开拓法（16）明斜井与盲斜井联合开拓法24•（一）平硐开拓法用平硐（水平巷道）开拓矿床的方法称为平硐开拓法。252627•（二）竖井开拓法●竖井开拓法是利用竖井开拓矿床的方法。它主要用来开采急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45º）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20º）。这种方法便于管理，生产能力较高。●竖井开拓法又可分为穿过矿体的竖井开拓、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种。28优点：石门长度都较短，基建时三级矿量提交较快；缺点：为了维护竖井，必须留有保安矿柱。29优点：井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点：深部石门较长。矿体倾角60º以上采用该方案最为有利，30适用条件：（1）技术上不可能在矿体下盘掘进竖井（如下盘岩层含水或较破碎，地表有其他永久性建筑物等）。（2）上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理（矿床下盘为高山，无工业场地，地面运输困难且费用高）缺点：上部中段的石门较长，初期的基建量大、时间长，投资高等。31•将主竖井布置在矿体走向一端。•适用条件：（1）矿体走向长度较短。（2）矿体为急倾斜，无侧伏。（3）上下盘的地形和围岩条件不利于布置井筒等。•缺点：①井下运输只能是单向的，运输功大；②巷道掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。32•（三）斜井开拓法•斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20º～40º的矿床。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山，尤其是小型矿山。•斜井开拓分为：下盘斜井开拓和脉内斜井开拓33下盘斜井开拓优点：不需要保安矿柱，井简维护条件好。但要搞清楚矿体倾斜角度脉内斜井开拓优点：不需掘进石门，开拓时间短，投产快；副产矿石；利于探矿。缺点：矿体倾斜不规则时，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；维护斜井安全，需留保安矿柱，。34•（四）联合开拓法联合开拓法是由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法。351．上部平硐下部盲竖井开拓方案362．上部平硐下部盲斜（竖）井开拓方案373．上部竖井下部盲斜井开拓方案38•三、主要开拓巷道比较平硐与竖井比较1．平硐掘进费用低；2．平硐设施管理方便，施工条件好；3．平硐排水费用低；4．平硐运输设备费用低；5．平硐运输费用低；6．平硐通风容易，而且简单；7．平硐生产安全可靠，能力大，易管理。39竖井与斜井比较1．基建方面2．在提升方面3．在地压和工程支护方面4．在施工方面5．在井筒装备方面6．在安全方面40三、采矿方法（一）采矿方法分类为了回采矿块中的矿石，在矿块中和在围岩中所进行的采准，切割、回采的总和，称之为采矿方法。采矿方法分类的依据：按地压管理方式。采矿方法分类。按回采时的地压管理方法不同，采矿方法分为三大类：空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。41采矿方法分类表大类采矿方法空场法（1）房柱法；（2）浅孔留矿法（3）分段法（4）阶段矿房法充填法（1）干式充填法（2）水力充填法（3）胶结充填法崩落法（1）有底柱崩落法（2）无底柱分段崩落法（3）壁式崩落法42•（二）空场采矿法•在矿体中形成的采空区主要依靠围岩自身的稳固性和留下的矿柱来支撑的采矿方法称为空场采矿法。空场采矿法的特点：•（1）把矿块划分为矿房和矿柱两部分开采。•（2）在回采矿房时，采场以空场形式存在。•（3）用矿柱和围岩体的稳固性来维护采空区。•（4）矿房采完以后，及时回采矿柱和处理采空区。•适用条件：矿石和围岩都很稳固的矿床。43空场法结构图阶段高度顶柱高厚度矿房长底柱高度矿块长度阶段运输平巷底柱4矿房122人行通风天井拉底水平的底板3(A)图上阶段运输平巷顶柱向柱宽44•1.房柱采矿法。在回采矿房时留下规则的或不规则的矿柱来管理地压。绞车硐室阶段运输平巷切割平巷Ⅲ-Ⅲ矿柱ⅡⅢ15-20φ4-7切割平巷切割上山ⅠⅡ-Ⅱ阶段运输平巷8-10Ⅲ回风巷切割上山放矿溜子切割上山ⅡⅠ回采巷45房柱法的适用条件。（1）矿石和围岩稳固；（2）水平和缓倾斜；（3）矿体厚度比较薄（＜3～4米）主要优点：①劳动组织简单；②采准工作量小；③坑木消耗量少；④矿石贫化率比较小（4～5%）；⑤采矿成本低；⑥作业安全，通风良好。主要缺点：①矿石损失比较大；②厚矿体的顶板管理比较困难。462.浅孔留矿法☆将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采。先采矿房，后采矿柱。☆工人直接在矿房中大暴露面下工作。☆自下而上分层回采矿房，用浅孔崩落矿石。☆每次采下的矿石，靠矿石自重从漏斗放出1/3左右，留下2/3矿石作为下次凿岩